El Grupo de Química Farmacéutica de IQS lleva a cabo una línea de investigación sobre modelos 3D de cultivos celulares, a partir de células aisladas de tejidos humanos y matrices nanométricas sintéticas. La aplicación de estos modelos permiten estudiar el comportamiento celular frente a fármacos y otras terapias, facilitando así la investigación preclínica de futuros tratamientos del cáncer.
El crecimiento y la proliferación de enfermedades relacionadas con el cáncer se debe a multitud de factores, como la predisposición genética y muchos otros relacionados con nuestro estilo de vida: alimentación, falta de descanso y calidad del mismo, estrés, problemas ambientales, etc. Y no existe una forma de combate clara y eficaz contra estas enfermedades.
El desarrollo de un tumor es un proceso dinámico, donde las células cancerígenas se diferencian, proliferan y migran, interaccionando entre ellas, con las células de los diferentes tejidos y con la matriz que las rodea, en un contexto tridimensional (3D). Los complejos mecanismos biológicos que conducen al progreso del tumor no son fácilmente reproducibles en el laboratorio.
El Grupo de Química Farmacéutica (GQF) de IQS lleva a cabo una línea de investigación sobre cultivos de células tumorales mediante modelos 3D, liderada por el Dr. Carlos Semino, del Laboratorio de Ingeniería de Tejidos del Departamento de Bioingeniería, y en colaboración con el Dr. José Ignacio Borrell, Director del GQF, del Departamento de Química Orgánica y coordinador del Máster de Química Farmacéutica del centro universitario. En el estudio colaboran también diversos centros hospitalarios de Cataluña.
Los estudios con modelos tumorales 3D permiten obtener sistemas predictivos del comportamiento celular ante fármacos y otras terapias -como la terapia génica- que ayudan a la investigación preclínica de futuros tratamientos. En ellos, las células aisladas de biopsias de tejidos humanos que presentan un fenotipo anómalo o tumoral pueden ser cultivadas a escala microscópica en el laboratorio.
El componente clave para recrear un ambiente 3D son unas matrices sintéticas nanométricas desarrolladas por el Dr. Semino en el Massachusetts Institute of Technology (MIT). Este material, llamado también hidrogel, imita a la matriz extracelular de todos los tejidos permitiendo a las células -tanto sanas como tumorales- crecer, proliferar, relacionarse entre ellas y así formar tejidos artificiales. Además, por el hecho de tratarse de matrices nanométricas, el medio es transparente y permite visualizar fácilmente el comportamiento celular al microscopio: su crecimiento, su migración, su resistencia frente a la acción de un fármaco concreto, etc.
Con esta técnica, se pueden obtener múltiples réplicas de un mismo tumor permitiendo tanto el estudio de diversos tratamientos y dosis, como también combinaciones de diferentes fármacos y sus efectos. La ventaja de estos modelos miniaturizados en 3D es que se pueden obtener en placas con 48 o 96 muestras que son pequeñas y fáciles de analizar en la mayoría de los equipos de investigación biomédica y farmacéutica.
Investigando lo que se conoce como “cross-talk” o “conversación celular” (que consiste en estudiar si células humanas sanas dialogan con las células tumorales) se puede observar si las sanas se hacen “cómplices” o no de las tumorales. De este modo, observando su evolución, dinámica y comportamiento, se pueden obtener modelos relativamente simples que permiten estudiar algo muy complejo.
Una ventaja adicional de estos modelos 3D es que no se utilizan animales de investigación para el estudio, ya que el mejor modelo para humanos serían las células organizadas en mini-tejidos de los mismos humanos.
Este estudio abrirá nuevas puertas a posibles tratamientos anti-cáncer innovadores, donde se puedan obtener terapias que no produzcan tantos efectos adversos al paciente y aumenten de forma efectiva su posibilidad de curación.
Células tumorales inyectadas en un hidrogel y su progreso de crecimiento a lo largo del tiempo.